(57)【要約】  合金粉末を製造する方法を提供し、前記方法は、合金粉末を製造するための金属単質を溶解して合金溶液を形成するステップ;前記合金溶液を酸素を含有した雰囲気の中で霧化して小さな水滴を得るステップ;前記の小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却し、合金粉末を得て、ここで、前記の方法で製造された銅インジウムガリウム合金粉末を使用するとき、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）原子比が１である。合金粉末と銅インジウムガリウム合金粉末を製造する方法を提供する。
2019531400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金粉末において、
前記合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末から選択される任意の一種の合金粉末であり、前記合金粉末の表面は酸化され、５０００ppmより低い酸素含有量を備える合金粉末。
【請求項２】
前記合金粉末は、１００ppm〜３０００ppmの範囲内の酸素含有量を備えて、オプションで、前記合金粉末は、１０μm〜５０μmの範囲内または３０μm〜１００μmの範囲内の粒径を有する第１項に記載の合金粉末。
【請求項３】
原子の数の比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１であり;ここで、銅の一部または全部が銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる第１項又は第２項に記載の合金粉末。
【請求項４】
合金粉末の製造方法において、
合金粉末を製造するための金属単質を溶解して合金溶液を形成するステップと;
前記合金溶液を酸素が含有された雰囲気の中で霧化して小さな水滴を得るステップと;前記小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップと;を含む合金粉末の製造方法。
【請求項５】
前記合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末の中から選択される任意の一種の合金粉末であり;
オプションで、
原子の数の比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１であり;ここで、銅の一部または全部は銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる第４項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項６】
前記金属単質を１０００Paより小さい真空度で溶解して合金溶液を形成し、オプションで、５０Pa〜５００Paの真空度で溶解して合金溶液を形成する第４項又は第５項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項７】
前記溶解する温度は６５０℃であるか６５０℃以上であり、オプションで、７５０℃〜１０５０℃であり;オプションで、前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である第４項から第６項のいずれか一項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項８】
銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法において、
単質インジウム、単質銅及び単質ガリウムをリアクタ内に入れるステップ;
リアクタを真空にした後、密封して加熱し、３つの単質を溶解して合金溶液を形成するステップ;
前記合金溶液を霧化装置の霧化の中心に導入し、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れて、合金溶液が高圧不活性気流のインパクトによって、小さな水滴に霧化されるステップ;
前記の小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップ;を含む銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項９】
３つの単質の総質量を１００％として計算すると、前記単質インジウムの質量は３０％〜７０％占めており、前記単質ガリウムの質量は５％から３５％占めており、残りは前記単質銅であり;
オプションで、
前記単質インジウム、単質銅、単質ガリウムの純度はすべて９９．９９％以上であり;
前記リアクタを真空度が５０Pa〜５００Paになるように真空にして、
前記溶解する温度が７５０℃〜１０５０℃であり;
前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である第８項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記高圧不活性気流は窒素気流またはアルゴン気流であり、前記高圧不活性気流の圧力が０．５MPa〜５MPaであり、流量が５０ｍ３/h〜５００ｍ３/hであり;オプションで、圧力が１MPa〜３MPaであり、流量が１００ｍ３/h〜４００ｍ３/hである第８項又は第９項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記酸素を含有した気体は酸素、圧縮空気、または酸素と圧縮空気の組み合わせ物であり;
オプションで、
同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を入れて、前記酸素の流量が１０ml/min〜２０００ml/minであり、よりオプションで、５０ml/min〜１０００ml/minであり;
または、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と流量が０．０５L/min〜２０L/minである圧縮空気を入れる第８項から第１０項のいずれか一項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れることは、同時に高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を異なる管路によってそれぞれ霧化装置に入れることであり、または、異なる管路からの高圧不活性気流と酸素を含有した気体を混合して一緒に霧化装置に入れることである第８項から第１１項のいずれか一項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１３】
前記の方法は気体霧化粉末の製造機内で行い、前記リアクタは気体霧化粉末製造機の真空誘導溶解炉であり、前記気体霧化粉末製造機の溶解室と霧化室との間の圧力差は５００Pa〜０．０５MPaであり、オプションで、１０００Pa〜１００００Paであり;
オプションで、
ガイドチューブを介して、前記合金溶液を霧化装置に導入し、前記ガイドチューブの直径が０．５mm〜２mmであり;
気体霧化粉末製造機の霧化装置の高圧気体ノズルを用いて、入ってきた前記高圧不活性気流と酸素を含有した気体を噴射する第８項から第１２項のいずれか一項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１４】
前記合金粉末を得た後、前記の方法は、前記合金粉末を収集して、ふるい分けするステップをさらに含み;オプションで、超音波補助振動でふるい分けし;オプションで、ふるい分けした後の合金粉末の粒径が１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmである第８項から第１３項のいずれか一項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１５】
前記合金粉末の酸素含有量は５０００ppmより少なく、オプションで、酸素含有量が１００ppm〜３０００ppmである第８項から第１４項のいずれか一項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１６】
合金粉末において、
前記合金粉末は、第４項〜第７項のいずれか一項に記載された方法で製造されたものであり、前記合金粉末の粒径は１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmであり、酸素含有量は５０００ppmより少ない合金粉末。
【請求項１７】
前記合金粉末の酸素含有量は１００ppm〜３０００ppmである第１６項に記載の合金粉末。
【請求項１８】
合金粉末において
前記合金粉末は、第８項から第１５項のいずれか一項の方法によって製造された合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、太陽エネルギー応用材料に関するものであるが、これに限定されない。特に合金粉末及びその製造方法に関するものであるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
CIGS薄膜太陽電池は、４つの元素である銅、インジウム、ガリウム、およびセレンで造成された、黄銅鉱構造を備える化合物半導体であり、現在、前記CIGS薄膜太陽電池の最高転化率が２２．３％であり、転化率が高く、低光発電性能が強く、年発電量が高く、及び柔軟なパッケージアプリケーション方面が広いなどの様々な優位性があるので、第３代太陽電池の研究と応用のホットスポットとなっている。
【０００３】
CIGS薄膜太陽電池は、複数層の膜構造を備え、金属グリッド電極、反射防止膜、窓層（ZnO）、変換層（CdS）、光吸収層（CIGS）、金属のバック電極（Mo）、ガラス基板などを含んでいる。ここで、光吸収層（CIGS）は、薄膜電池のギーとる材料である。マグネトロンスパッタリング技術を利用して光吸収層（CIGS）を製造することは現在の主流技術であるが、これは銅インジウムガリウム系の目標材料が必要になる。
【発明の概要】
【０００４】
下記の内容は、本文の詳細叙述に対しての主題の概要である。本概要は、請求の範囲の保護範囲を限定するためのものではない。
【０００５】
本出願の発明者は、次のような内容を発見しました。銅インジウムガリウム合金は非常に広い固体-液体共存温度区域を持っており、完全に融解するのに５００℃を超える温度が必要であり、完全に凝固するのに１６０℃以下の温度が必要である。したがって、液体が完全に固体で凝固されるのに常に非常に大きな体積の収縮が伴っておりますので、通常の溶融鋳造する方法で銅インジウムガリウム目標材料を製造する際に緻密な目標材料の粗体（rough-body）を得られず、その結果、多くの収縮（shrinkage porosity）と収縮孔（shrinkage cavity）が存在するだけではなく、主要な成分の分布が均一でないという問題が存在する。まず銅インジウムガリウム合金粉末を製造し、次、粉末に対して冶金またはホットコーティングなどの成形方法で目標材料を製造すると前記の問題を解決することができる。しかし、インジウムの融点が１５６．６℃であり、ガリウムの融点が２９．８℃であり、融点が低く、逆に銅の融点が１０８３℃であり、その融点差が非常に大きいです。粉末合金相中に主に銅ガリウム金属間化合物とインジウム-基合金相が存在し、インジウムの融点が非常に低いので、通常の気体霧化方法で製造された合金粉末の間には、液状が現れ、これにより冷却する過程及び室温で厳重な結集と接着現象が容易に発生し、その粒子表面には大量の小さな衛星ボールが接着されて、合金粉末の生産率が低下するだけではなく、合金粉末の流動性を低下させ、生産工芸の要求を満足して性能の高い目標材料を生産しにくく、後続の使用過程で粉末の転送がスムーズではないので溶射の粉末伝送システムがブロッキングされる場合が多い。
【０００６】
同様に、他の比較的に広い固体-液体共存温度区域を備えてその中の一種類の金属の融点が非常に低い合金粉末の製造においても、前記の問題が存在する。
【０００７】
前記の問題に対して深く分析した基礎の上、本出願の発明者は、低結集、高流動性の合金粉末の製造方法を提供し、前記の方法で製造された合金粉末は、非常に低い結集現象があり、そして比較的に高い流動性があり、製造された粉末の良品率が向上され、後続の目標材料の生産に非常に有利である。
【０００８】
具体的には、本院は合金粉末を提供し、
前記合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末から選択される任意の一種の合金粉末であり、前記合金粉末の表面は酸化され、５０００ppmより低い酸素含有量を具備する合金粉末。
【０００９】
本出願の実施例では、前記の合金粉末は、１００ppm〜３０００ppmの範囲内の酸素含有量を備える。
【００１０】
本出願の実施例では、前記の合金粉末は、１０μm〜５０μmの範囲内、または３０μm〜１００μmの範囲内の粒径を有する。
【００１１】
本出願の実施例では、原子数比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１であり;ここで、銅の一部または全部が銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる。
【００１２】
本出願は、合金粉末の製造方法を提供し、前記方法は、
合金粉末を製造するための金属単質を溶解して合金溶液を形成するステップ;
前記合金溶液を酸素が含有された雰囲気の中で霧化して小さな水滴を得るステップ;前記の小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップ;を含んでいる。
【００１３】
本出願の実施例では、前記の合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末の中から選択される任意の一種の合金粉末である。
【００１４】
理解されるべきことは、本出願で提供される合金粉末の製造方法は、前記の一例の合金粉末の製造に限定されず、前記の製造方法は、他の合金粉末を製造するのに使用することができ、前記の一例の具体的な合金粉末は、本出願についてどのような形式または実質的に限定されない。特に合金の融点範囲が比較的広く、通常の方法で合金粉末を製造する際に粉末との間の接着および/または粉末の表面に比較的多くの衛星ボールが生成される場合には、本出願で提供された方法で合金粉末を製造するより適している。
【００１５】
本出願の実施例では、前記の合金粉末は、銅インジウムガリウム合金粉末であることができ、原子数比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/ （インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１ある。
【００１６】
オプションで、銅の一部または全部は銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる。
【００１７】
本出願の実施例では、前記金属単質を１０００Paより小さい真空度で溶解して合金溶液を形成することができる。
【００１８】
オプションで、前記金属単質を５０Pa〜５００Paの真空度で溶解して合金溶液を形成することができる。
【００１９】
本出願の実施例では、前記溶解する温度は６５０℃であるか６５０℃以上である。
【００２０】
オプションで、前記溶解する温度は７５０℃〜１０５０℃であることができる。
【００２１】
本出願の実施例では、前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である。
【００２２】
本出願は、銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法を提供し、前記方法は、
単質インジウム、単質銅及び単質ガリウムをリアクタ内に入れるステップ;
リアクタを真空にした後、密封して加熱し、３つの単質を溶解して合金溶液を形成するステップ;
前記合金溶液を霧化装置の霧化を中心に導入し、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れて、合金溶液が高圧不活性気流のインパクトによって、小さな水滴に霧化されるステップ;
前記の小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップ;を含んでいる。
【００２３】
本出願の実施例では、３つの単質総質量を１００％として計算すると、前記単質インジウムの質量は３０％〜７０％占めており、前記単質ガリウムの質量は５％〜３５％占めており、残りは前記単質銅であり;
本出願の実施例では、前記単質インジウム、単質銅、単質ガリウムの純度はすべて９９．９９％以上である。
【００２４】
本出願の実施例では、前記リアクタを真空度が５０Pa〜５００Paになるように真空にすることができる。
【００２５】
本出願の実施例では、前記溶解する温度が７５０℃〜１０５０℃であり;
本出願の実施例では、前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である。
【００２６】
本出願の実施例では、前記高圧不活性気流は窒素気流またはアルゴン気流であり、前記高圧不活性気流の圧力が０．５Mpa〜５MPaであり、流量が５０ｍ３/h〜５００ｍ３/hであることができる。
【００２７】
オプションで、前記高圧不活性気流の圧力が１MPa〜３MPaであり、流量が１００ｍ３/h〜４００ｍ３/hであることができる。
【００２８】
本出願の実施例では、前記の酸素を含有した気体は、酸素、圧縮空気、または酸素と圧縮空気の組み合わせ物である。
【００２９】
本出願の実施例では、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を入れて、前記酸素の流量が１０ml/min〜２０００ml/minであり、よりオプションで、５０ml/min〜１０００ml/minであることができる。
【００３０】
本出願の実施例では、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と圧縮空気を入れて、前記圧縮空気の流量が０．０５L/min〜２０L/minであり;前記圧縮空気の圧力の大きさは、製造された合金粉末の性質については影響を及ぼさないので、前記圧縮空気の圧力を限定する必要はない。
【００３１】
本出願の実施例では、前記同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れることは、同時に高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を異なる管路によってそれぞれ霧化装置に入れることであり、または、異なる管路からの高圧不活性気流と酸素を含有した気体を混合して一緒に霧化装置に入れることである。
【００３２】
本出願の実施例では、前記の方法は、気体霧化粉末の製造機内で行い、前記リアクタは、気体霧化粉末製造機の真空誘導溶解炉であり、前記気体霧化粉末製造機の溶解室と霧化室との間の圧力差は５００Pa〜０．０５MPaであることができる。
【００３３】
オプションで、前記気体霧化粉末製造機の溶解室と霧化室との間の圧力差は１０００Pa〜１００００Paであることができ;
本出願の実施例では、ガイドチューブを介して、前記合金溶液を霧化装置に導入し、前記ガイドチューブの直径が０．５mm〜２mmであることができる。
【００３４】
本出願の実施例では、気体霧化粉末製造機の霧化装置の高圧気体ノズルを用いて、入ってきた前記高圧不活性気流と酸素を含有した気体を噴射することができる。
【００３５】
本出願の実施例では、前記合金粉末を得た後、前記の方法は、前記合金粉末を収集し、ふるい分けするステップをさらに含むことができる。
【００３６】
オプションで、超音波補助振動で第四ことができる。
【００３７】
オプションで、ふるい分けした後の合金粉末の粒径が１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmであることができる。
【００３８】
本出願の実施例では、前記合金粉末の酸素含有量は５０００ppmより少ないことができる。
【００３９】
オプションで、前記合金粉末の酸素含有量が１００ppm〜３０００ppmであることができる。
【００４０】
本出願は、前記の方法で製造した粉末を提供し、前記合金粉末の粒径は１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmであり、酸素含有量は５０００ppmより少ない。
【００４１】
本出願の実施例では、前記合金粉末の酸素含有量は１００ppm〜３０００ppmである。
【００４２】
一般的に、目標材料中の酸素含有量は、目標材料に形成される薄膜の性能に影響を与え、酸素含有量が高いほど、形成された薄膜の性能が悪い。したがって、業界では、目標材料中の酸素含有量を低下させるほしい。しかし、本出願の発明者は、合金粉末の気体霧化粉末の製造過程でコントロール可能な酸素を含有した気体を導入したとき、衛星ボールの発生が少なくなるだけでなく、合金粉末の性能と生産率を向上させることができ、目標材料中の酸素含有量を許容可能な範囲内に制御することができるということを発見しました。理論的には制限されたくないが、本出願の発明者は、その原因は、おそらくコントロール可能な酸素を含有した気体が粉末の表面の性質を改変させ、粉末の表面に非常に薄い酸化物層が一層生成され、前記酸化物層が鈍化作用を備えので、衛星ボールの発生を減らし、粉末の保存と運搬する過程で接着されている現象を避けるたものと推測する。本出願の合金粉末を製造する方法を介して、霧化の過程で衛星ボールが発生する現象を最大限に減少させ、粉末が付着のため放棄された割合を減少させ、粉末の生産率を向上させ、粉末の流動性を向上させ、後続の前記粉末を用いて目標材料（例えば、銅インジウムガリウム目標材料）を生成することにおいて、目標材料の関連工芸性能を大幅に向上させ、粉末が熱噴射する過程で合金粉末の輸送問題を解決した。
【００４３】
本出願の他の特徴と長所は、後述する明細書で説明するものであり、そして明細書から、より明確になったり、本出願を実施しすることにより、よりよく理解されるだろう。本出願の目的とその他の長所は、明細書、請求の範囲及び図面で特に提起された構造から実現されて得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
図面は、本出願の技術方案をよりよく理解するために提供されたものであり、そして図面は、明細書の一部を構成し、本出願の実施例と一緒に本出願の技術方案を解釈するが、本出願の技術方案について限定しない。
【図１】本出願の実施例の銅インジウムガリウム合金粉末を製造する工芸フローチャートである。
【図２】図２の（a）、（b）は、それぞれ通常の気体霧化方法で製造された銅インジウムガリウム合金粉末の形態と本出願の実施例１によって製造された銅インジウムガリウム合金粉末の形態である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本出願の目的、技術方案と長所がより明確にするために、以下の図面と組み合わせて、本出願の実施例について詳細に説明する。ただし、お互いに衝突されていない状況では、本出願の実施例と実施例の特徴は、互いに任意に組み合わせることができる。
【００４６】
以下、実施例で測定されたパラメータにおいて、特別な説明がない限り、当該分野の通常の方法で測定される。
【００４７】
図１のように、下記の実施例の銅インジウムガリウム合金粉末を製造する方法の具体的な手順は、次の手順を含んでいる。
【００４８】
単質（Elementary Substance; 単質）インジウム、単質銅単質ガリウムを比例に沿って  計量するステップ;
計量された単質インジウム、単質銅単質ガリウムをリアクタ内に入れて、リアクタを真空にした後、密封して加熱するステップ;
３つの単質を融解して合金溶液を形成するステップ;
前記合金溶液を酸素が含有された雰囲気で霧化して小さな水滴を得て、前記液滴を強制的に迅速に冷却して合金粉末を得るステップ;
前記合金粉末を収集するステップと、
超音波を利用して、収集された合金粉末についてふるい分け（sieving）するステップ;を含んでいる。
【００４９】
実施例１
（１）それぞれ５０kgの単質インジウム、３５kgの単質銅と１５kgの単質ガリウム（純度はすべて９９．９９９９％である、一般的な市場で販売している製品である）を計量して、すなわち、銅/（インジウム+ガリウム）の原子比は０．８６であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比は０．６７であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比は０．３３であり;
（２）気体霧化粉末の製造機内で溶解及び霧化を行って粉末を製造する。
【００５０】
ここで、前記気体霧化粉末製造機は、本体を含み、前記本体は、上から下の順に真空溶解室と霧化室を備え、前記２つの室は、金属液ガイドチューブを備えるターンディッシュによって接続される。前記真空溶解室には、溶解装置と加熱装置を備え、前記加熱装置は前記融解装置に対して加熱し、前記融解装置は液体出口を備え、前記液体出口はガイドチューブにより前記霧化室の上部と連通して、前記霧化室内に気体ノズルが備えられ、前記気体ノズルは高圧不活性ガス管路と接続され、前記気体ノズルは前記ガイドチューブの出口に向かって高圧不活性ガスを噴射し、前記霧化室内に酸素を含有した気体の管路と前記酸素を含有した気体の管路と接続された噴気装置が備えられ、前記酸素を含有した気体の管路は前記気体吸引装置を介して前記霧化室内に酸素を含有した気体を輸送する。
【００５１】
前記三つの単質を溶解装置の坩堝内に入れて、電源をオンさせ、融解装置を真空度が２００Paになるように真空にして、前記の３つの単質を加熱して融解させ、９００℃の環境で６０分間保温し、誘導コイルの電磁撹拌力によって均一な合金溶液を得;真空ポンプをオフさせ、溶解室と霧化室内に窒素を通過させ、霧化室が大気圧に達するし、溶解室の圧力が霧化室より２０００Pa高くなるようにする。
【００５２】
（３）溶解後の合金の溶液を加速度がゼロである速度でゆっくりとターンディッシュに注ぎ入れて、合金溶液は重力の作用と真空溶解室と霧化室との圧力差（９０００Pa）の作用によって、金属液ガイドチューブ（直径が２mmである）を介して霧化室に流動して、同時に高圧不活性ガス管路を介して霧化室内に圧力が３MPaであり、流量が２００m３/hである窒素を入れて霧化媒体とし、高圧窒素を入れるとともに、酸素を含有した気体の管路を介して霧化に圧力が０．８MPaであり、流量この３L/minのきれいな圧縮空気を入れて、合金溶液がガイドチューブの底部から離れた後、高圧の気流の影響によって、すぐに小さな水滴に霧化され、小さな水滴は霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得;全体霧化プロセスは、１時間を経て完成される。
【００５３】
（４）気体霧化粉末製造機が製造した粉末を収集し、超音波の補助的な振動によってふるい分けで、ふるい分けを通して３０μm〜１００μmの銅インジウムガリウム粉末を得、すなわち、銅インジウムガリウム目標材料（target mterials）に必要される銅インジウムガリウム合金粉末を得る。
【００５４】
銅インジウムガリウム合金粉末の生産率が９８％以上であり、ここで粒径が３０μm〜１００μmである粉末の生産率が４４％であり、粉末の流動性が良く、ホール流量計によって検出された粉末の流動性の結果は１４秒/５０gであり、粉末間の明らかな結集と接着現象が発生しておらず;粉末の酸素含有量が３００ppmである。
【００５５】
実施例２
（１）それぞれ３５kgの単質インジウム、４０kgの単質銅と２５kgの単質ガリウム（純度がすべて９９．９９９％であり、一般的な市場で販売している製品である）を計量して、すなわち、銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．９５であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．４６であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５４であり;
（２）実施例１の気体霧化粉末の製造機内で溶解及び霧化を行って粉末を製造する。前記３つの単質を真空溶解炉の坩堝に入れて、電源をオンさせ、真空溶解炉を真空度が５００Paになるように真空にし、前記の３つの単質に対して加熱して融解させ、１０００℃の環境で４０分間保温し、誘導コイルの電磁撹拌力によって均一な合金溶液を得;
（３）溶解後の合金の溶液を加速度がゼロである速度でゆっくりとターンディッシュに注ぎ入れて、合金溶液が重力の作用と真空溶解室と霧化室との圧力差（２００００Pa）の作用により、金属液ガイドチューブ（直径が１．５mmである）を介して霧化室に流れ、同時に高圧不活性ガス管路を介して霧化室内に圧力が２MPaであり、流量が１２０m３/hである窒素を入れて霧化媒体とし、高圧の窒素を入れるとともに、酸素を含有した気体管路を介して霧化内の圧力が０．８MPaであり、流量が５００ml/minである酸素を入れて、合金溶液がガイドチューブの底部から離れた後、高圧気流の影響によって、すぐに小さな水滴に霧化され、小さな水滴は霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却されて合金粉末を得;
（４）気体霧化粉末製造機によって製造された粉末を収集し、超音波の補助的な振動によってふるい分けで、ふるい分けを通して３０μm〜１００μmの銅インジウムガリウム粉末を得、すなわち、銅インジウムガリウム目標材料に必要される銅インジウムガリウム合金粉末を得る。
【００５６】
銅インジウムガリウム合金粉末の生産率が９８％であり、ここで粒径が３０μm〜１００μmである粉末の生産率が４５％であり、粉末の流動性において、ホール流量計で検出した粉末の流動性の結果は１８秒/５０gであり、粉末間結集と接着現象が発生しておらず;粉末の酸素含有量が４２０ppmである。
【００５７】
実施例３〜７
実施例３〜７の一部の工芸のパラメータは、表１に記載され、他のステップとの工芸品のパラメータはすべて実施例１と同じである。
【００５８】
【表１】
2019531400.tif 000003
【００５９】
比較例１
比較例１と実施例１の相違点は、単に霧化の過程で圧縮空気を入れないことである。
【００６０】
銅インジウムガリウム粉末の生産率が９８％であり、ここで、粒径が３０μm〜１００μmである粉末の生産率が２０％であり、粉末の流動性が悪く、ホール流量計によって検出した結果が３０秒/５０gであり、粉末間結集と接着現象が発生し、非常に多くの衛星ボールがある。
【００６１】
機能テスト
１、走査電子顕微鏡を用いて、実施例１と比較例１によって製造された銅インジウムガリウム合金粉末を観察した結果、図２のとおりである。
【００６２】
図２から参照すると、比較例１によって製造された銅インジウムガリウム合金粉末の粒子表面には大量の小さな衛星ボールが接着されており、粉末粒子の間に接着現象が発生しましたが、実施例１によって製造された銅インジウムガリウム合金粉末の粒子は、球状を形成し、表面が滑らかで、粒子表面には極めて少ない小さな衛星ボールが有する。
【００６３】
２、実施例１〜７で製造された銅インジウムガリウム合金粉末を当該分野の通常のプラズマ溶射によって銅インジウムガリウム目標材料を製造し、目標材料の厚さが７mmであり、その相対密度は９５％であり、純度は９９．９９％以上であり、酸素含有量が３０００ppm以下であり、銅インジウムガリウムセレン太陽薄膜電池の生産ラインでの目標材料をスパッタリングで使用するとき、プラズマのアークが安定であり、使用上正常であり、異常な放電がなく、銅インジウムガリウム目標材料の使用性能の要求を満足することができる。
【００６４】
本開示内容は、本出願の実施例の原理の実例であり、本出願についてどのような形式上又は実質的に限定するものではなく、または本出願を具体的な実施案に限定するものではない。当業者にとって、本出願の実施例の技術方案の要素、方法、およびシステムなどは、前記の本出願の実施例、技術方案の例えば請求の範囲に定義された原理、精神および範囲を違反していない状況での変動、改変、変更、進化することができることは自明なものである。これらの変動、改変、変更、および進化した実施方案は、本出願の同等の実施例内に含まれ、これらの同等の実施例は、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。複数の異なる形式で、本出願の実施例を具体化することができますが、これらの詳細な記述には、本発明の一部の実施方案である。また、本出願の実施例は、前記各種の実施方案の一部または全部の任意の組み合わせを含み、これは、本出願の請求の範囲に限られた範囲内に含まれる。本出願又は任意の引用する特許、引用する特許出願又はその他の引用する資料の中の任意の場所で提示されたすべての特許、特許出願、および他の引用資料は引用する方法で、その全体を組み込む。
【００６５】
前記公開された内容は、説明性を持っているので徹底性を持っているのではない。当業者にとって、本明細書では、多くの変化と選択可能な方法を暗示する。これらのすべての選択可能な方法と変化は、本請求の範囲の範囲内に含まれ、ここで用語「含む」とは「含むが、これに限定しない」という意味である。
【００６６】
ここで、本出願の選択可能な実施案の物語を完成した。当業者は、前記の実施方案の他の等価変換を認識することができ、これらの等価変換は、本文の請求の範囲に含まれる。
【００６７】
産業実用性
本出願で提供された合金粉末の製造方法は、合金粉末の生産率と合格率を向上させ、製造された合金粉末は、表面に、衛星ボールが比較的に少なく、接着が発生しにくく、流動性が良い長所を持っている。
【図１】
2019531400.tif 000004
【図２ａ】
2019531400.tif 000005
【図２ｂ】
2019531400.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月28日(2018.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合金粉末において、
前記合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末から選択される任意の一種の合金粉末であり、前記合金粉末の表面は酸化され、５０００ppmより低い酸素含有量を備える合金粉末。
【請求項２】
前記合金粉末は、１００ppm〜３０００ppmの範囲内の酸素含有量を備える第１項に記載の合金粉末。
【請求項３】
前記合金粉末は、１０μm〜５０μmの範囲内または３０μm〜１００μmの範囲内の粒径を有する第２項に記載の合金粉末。
【請求項４】
原子の数の比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１であり;ここで、銅の一部または全部が銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる第１項に記載の合金粉末。
【請求項５】
合金粉末の製造方法において、
合金粉末を製造するための金属単質を溶解して合金溶液を形成するステップと;
前記合金溶液を酸素が含有された雰囲気の中で霧化して小さな水滴を得るステップと;前記小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップと;を含む合金粉末の製造方法。
【請求項６】
前記合金粉末は、銅インジウムガリウム、銀インジウムガリウム、金インジウムガリウム、銅錫ガリウム、銀錫ガリウム、金錫ガリウム、銅銀インジウムガリウム及び銅金インジウムガリウムの合金粉末の中から選択される任意の一種の合金粉末である第５項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項７】
原子の数の比で計算する場合、銅インジウムガリウム合金粉末中の銅/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．５〜１．１であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が０．２〜０．９であり、ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比０．１〜０．８であり、インジウム/（インジウム+ガリウム）の原子比+ガリウム/（インジウム+ガリウム）の原子比が１であり;ここで、銅の一部または全部は銀または金に交換されることができ、インジウムの一部または全部は錫に交換されることができる第６項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項８】
前記金属単質を１０００Paより小さい真空度で溶解して合金溶液を形成する第５項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項９】
５０Pa〜５００Paの真空度で溶解して合金溶液を形成する第８項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１０】
前記溶解する温度は６５０℃であるか６５０℃以上である第５項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１１】
前記溶解する温度は７５０℃〜１０５０℃である第１０項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１２】
前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である第１０項に記載の合金粉末の製造方法。
【請求項１３】
銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法において、
単質インジウム、単質銅及び単質ガリウムをリアクタ内に入れるステップ;
リアクタを真空にした後、密封して加熱し、３つの単質を溶解して合金溶液を形成するステップ;
前記合金溶液を霧化装置の霧化の中心に導入し、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れて、合金溶液が高圧不活性気流のインパクトによって、小さな水滴に霧化されるステップ;
前記の小さな水滴が霧化気流の促進過程で強制的に迅速に冷却され、合金粉末を得るステップ;を含む銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１４】
３つの単質の総質量を１００％として計算すると、前記単質インジウムの質量は３０％〜７０％占めており、前記単質ガリウムの質量は５％から３５％占めており、残りは前記単質銅である第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１５】
前記単質インジウム、単質銅、単質ガリウムの純度はすべて９９．９９％以上であり;
前記リアクタを真空度が５０Pa〜５００Paになるように真空にして、
前記溶解する温度が７５０℃〜１０５０℃であり;
前記溶解する時間は３０分であるか３０分以上である第１４項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１６】
前記高圧不活性気流は窒素気流またはアルゴン気流であり、前記高圧不活性気流の圧力が０．５MPa〜５MPaであり、流量が５０m３/h〜５００m３/hである第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１７】
圧力が１MPa〜３MPaであり、流量が１００m３/h〜４００m３/hである第８項又は第１６項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１８】
前記酸素を含有した気体は酸素、圧縮空気、または酸素と圧縮空気の組み合わせ物である第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項１９】
同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を入れて、前記酸素の流量が１０ml/min〜２０００ml/minであり;
または、同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と流量が０．０５L/min〜２０L/minである圧縮空気を入れる第１８項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２０】
前記酸素の流量が５０ml/min〜１０００ml/minである第１９項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２１】
前記同時に霧化装置へ高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を入れることは、同時に高圧の不活性気流と酸素を含有した気体を異なる管路によってそれぞれ霧化装置に入れることであり、または、異なる管路からの高圧不活性気流と酸素を含有した気体を混合して一緒に霧化装置に入れることである第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２２】
前記の方法は気体霧化粉末の製造機内で行い、前記リアクタは気体霧化粉末製造機の真空誘導溶解炉であり、前記気体霧化粉末製造機の溶解室と霧化室との間の圧力差は５００Pa〜０．０５MPaである第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２３】
前記気体霧化粉末製造機の溶解室と霧化室との間の圧力差は１０００Pa〜１００００Paである第２２項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２４】
ガイドチューブを介して、前記合金溶液を霧化装置に導入し、前記ガイドチューブの直径が０．５mm〜２mmであり;
気体霧化粉末製造機の霧化装置の高圧気体ノズルを用いて、入ってきた前記高圧不活性気流と酸素を含有した気体を噴射する第２２項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２５】
前記合金粉末を得た後、前記の方法は、前記合金粉末を収集して、ふるい分けするステップをさらに含む第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２６】
超音波補助振動でふるい分けする第２５項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２７】
ふるい分けした後の合金粉末の粒径が１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmである第２５項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２８】
前記合金粉末の酸素含有量は５０００ppmより少ない第１３項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項２９】
前記合金粉末の酸素含有量は１００ppm〜３０００ppmである第２８項に記載の銅インジウムガリウム合金粉末の製造方法。
【請求項３０】
合金粉末において、
前記合金粉末は、第５項に記載された方法で製造されたものであり、前記合金粉末の粒径は１０μm〜５０μmまたは３０μm〜１００μmであり、酸素含有量は５０００ppmより少ない合金粉末。
【請求項３１】
前記合金粉末の酸素含有量は１００ppm〜３０００ppmである第３０項に記載の合金粉末。
【請求項３２】
合金粉末において
前記合金粉末は、第１３項の方法によって製造された合金粉末。
【国際調査報告】
2019531400.tif 000007
2019531400.tif 000008
2019531400.tif 000009
2019531400.tif 000010